[發明專利]一種基于液態金屬的封裝結構、封裝方法及封裝體

在審

• 申請號: 202310055877.X
• 申請日: 2023-01-19
• 公開（公告）號: CN116053218A
• 公開（公告）日: 2023-05-02
• 發明（設計）人: 申清臣;鄧濤;尚文;邁克爾.迪基;蔣墨迪;宋柯賢;王銳桐;闞如御;付本威;陶鵬;宋成軼
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: H01L23/29
• 分類號: H01L23/29;H01L23/31;H01L21/56
• 代理公司: 北京市隆安律師事務所 11323
• 代理人: 楊云

本發明涉及一種基于液態金屬的封裝結構、封裝方法及封裝體，封裝結構包括第一彈性層和第二彈性層；第一彈性層和第二彈性層之間形成容納腔，液態金屬填充所述容納腔形成中間液態金屬層；所述液態金屬的填充量Q滿足：Q＝N×S，其中，Q為液態金屬填充量，單位g；S為封裝面積，單位cmsupgt;2/supgt;；N的取值為5×10supgt;?6/supgt;?2g/cmsupgt;2/supgt;。本發明通過在兩個彈性層形成的容納腔中填充適量的液態金屬，形成阻隔性能優異、且柔性可拉伸的封裝結構。基于所述封裝結構設計，本發明還提供了一種封裝方法，能夠封裝各種結構和尺寸的待封裝物，從而提供長期穩定的封裝體，擴寬了封裝材料的應用空間。

技術領域

本發明屬于封裝技術領域，尤其涉及一種基于液態金屬的封裝結構、封裝方法及封裝體。

背景技術

密封包裝在工業生產及日常生活中隨處可見，特別是對于高靈敏度、高附加值的電子器件，密封包裝的重要性眾所周知，傳統的剛性電子器件被設計包裹在包裝材料中，以使活性氣體(如氧氣和水)遠離其中的敏感材料，從而確保該器件的長期穩定性。然而隨著科技的進步以及人們生活品質和需求的不斷提高，剛性電子器件難以滿足多樣變化的需求，柔性可拉伸器件應運而生。柔性可拉伸電子技術以柔性材料為基礎、柔性電子器件為平臺、光電技術應用為核心，是在物理學、化學、材料科學與工程、光學工程、生物醫學工程等學科高度交叉融合的基礎上形成的顛覆性科學技術。相對于傳統電子器件，柔性可拉伸電子器件具有更大的靈活性，能夠在一定程度上適應不同的工作環境，滿足設備的形變要求。

可拉伸、軟器件本身的特性及用途，對封裝材料的楊氏模量有一定要求，只有低模量的材料才可被選擇。由高分子鏈交聯所構成彈性體作為該領域經常被使用的封裝材料，能夠為器件提供安全的外部保護和彈性承載，但其在微觀尺寸上具有很大的空白體積，且其中的高分子鏈段非常容易移動，因此活性氣體(如氧氣和水)很容易透過，導致對可拉伸、軟器件進行破壞。現有技術中，對活性氣體敏感的可拉伸、軟器件的壽命遠低于同類型的剛性器件。

目前的研究普遍認為低模量的材料具有高的氣體透過率，并不存在一種既具有低模量又具有低氣體透過率的材料，因此應對可拉伸的封裝技術挑戰的方法主要集中在將具有高氣體透過率的低楊氏模量材料(例如彈性體)與具有低氣體透過率的高楊氏模量材料(例如無機或金屬材料)相結合。專利CN111373840B提供了一種具備對于有機電致發光元件等電子器件作為水分透過的密封膜發揮功能的有機薄膜的電子器件的制造方法。該電子器件的制造方法是至少依次具有有機功能層、防溶出膜及密封膜的電子器件的制造方法，具有：將有機硅樹脂涂布后照射真空紫外線而形成所述防溶出膜的工序；和將金屬醇鹽和氟代醇的混合液在所述防溶出膜上涂布后照射真空紫外線而形成所述密封膜的工序。通過對防溶出膜的有機硅樹脂通過真空紫外光實施表面處理，表面組成變化為SiO₂，無機氧化物的親和性提高，能夠大幅地提高與含有有機金屬氧化物的密封膜的密合性。專利申請CN105848882A公開了一種散熱性優異的金屬封裝材料、其制備方法及用所述金屬封裝材料來封裝的柔性電子器件，其在一面上形成含有金屬-石墨復合體的涂層，從而提供了柔軟性、耐濕性、加工性及散熱性非常優異的金屬封裝材料及用所述金屬封裝材料來封裝的柔性電子器件。上述發明雖在靜態或一定拉伸條件下均能獲得較好的封裝性能，但由于其涂層采用了剛性材料，當拉伸超過其涂層承受范圍時，外力破壞將不可逆地導致封裝性能喪失。

可見，現有技術中的絕大多數有機無機復合封裝材料，除了其結構本身對拉伸、彎曲等外力作用具有很小程度的耐受能力外，它們實質上并不應被稱為柔性封裝材料。且大量破壞可能發生在微觀層面，即便宏觀上能夠展示一定柔性和可拉伸性，但其密封性能在外力作用下并不能得到保障，甚至已經被嚴重破壞。